翻开本书，您将会情不自禁地沉浸于其中……本书内容全面，很好地将生物信息学与功能基因组学的理论和实践应用结合起来，非常重视生物信息学的具体应用技巧。另外，本书还具有如下特色：作者权威。本书作者是霍普金斯医学院教授，在国际上有很高的声誉和权威性。实践性强。每一章都有问题集、与生物信息学有关的web操作训练以及相应的web链接，还列出了可以免费获取的生物信息学软件和作者推荐的读物。范例典型。本书从头到尾都用一个基因和它的蛋白产物作为例子进行讲解。这个蛋白是视黄醇结合蛋白(retinol—binding protein，RBP)。图文并茂。本书在论述的同时配以大量的图片，直观、形象、通俗易懂。

第1篇 数据库中的DNA、RNA和蛋白质序列的分析

第1章 绪言

1.1本书的结构

1.2生物信息学：蓝图

1.3一个贯穿本书的例子：视黄醇结合蛋白

1.4章节的组织

1.5对学生和教师的建议：Web练习和找基因

1.6重要的生物信息学网址

1.7推荐读物

参考文献

第2章 获取序列数据和文献信息

2.1生物学数据库介绍

2.2GenBank：收录几乎所有已知的核酸和蛋白质序列的数据库

2.2.1序列数据的总量

2.2.2GenBank中的物种数

2.2.3GenBank存储的数据类型

2.2.4表达序列标签 (ESTs)

2.2.5序列标签位点 (STS)

2.2.6基因组测序序列 (GSSs)

2.2.7高通量基因组序列 (HTGS)

2.3美国国家生物技术信息中心 (NCBI)

2.3.1NCBI的介绍：NCBI的主页

2.3.2索引号码：识别序列的标签

2.3.3五种获取DNA和蛋白质序列的方法

2.3.4如何进入序列数据的例子：HIV pol

2.3.5获取生物医学文献

2.4展望

2.5常见问题

2.6网络资源

2.7讨论题

2.8习题

2.9自测题

2.10推荐读物

参考文献

第3章 双序列比对

3.1引言

3.1.1蛋白质比对：通常比DNA比对具有更丰富的信息

3.1.2同源性、相似性、一致性的概念

3.1.3间隙

3.1.4双序列比对、同源和生命的进化

3.2Dayhoff模型：可接受点突变

3.2.1PAM1矩阵

3.2.2PAM250和其他PAM矩阵

3.2.3从突变概率矩阵到对数比值打分矩阵

3.2.4双序列比对中PAM矩阵的实际有用性

3.2.5PAM矩阵的重要替代者：BLOSUM打分矩阵

3.2.6双序列比对和检测限度

3.3比对算法：全局和局部

3.3.1全局序列比对：NeedlemanWunsch算法

3.3.2局部序列比对：SmithWaterman算法

3.3.3SmithWaterman算法的快速、启发式版本：FASTA和BLAST

3.3.4局部比对搜索工具 (BLAST)

3.4双序列比对的显著性：一致性百分比

3.4.1双序列比对统计显著性检验

3.4.2全局比对的统计显著性

3.4.3局部比对的统计显著性

3.5展望

3.6常见问题

3.7网络资源

3.8问题讨论

3.9问题

3.10自测题

3.11推荐读物

参考文献

第4章 局部比对搜索基本工具BLAST

4.1引言

4.2BLAST搜索步骤

4.2.1步骤1：选定感兴趣的序列

4.2.2步骤2：选择BLAST程序

4.2.3步骤3：选择数据库

4.2.4步骤4：选择参数

4.3BLAST算法使用局部比对搜索的策略

4.3.1BLAST算法组成部分：列表、扫描、延伸

4.3.2BLAST算法：局部比对搜索的统计学和 E值

4.3.3用比特分数来说明原始分数的意义

4.3.4BLAST算法：E值与 P值间的关系

4.3.5BLAST中的空位比对

4.3.6将BLAST搜索进行到底

4.4BLAST搜索的一些策略

4.4.1一般性概念

4.4.2BLAST搜索的原则

4.5多结构域蛋白 (HIV1 pol) 的BLAST检索

4.6BLAST检索脂质运载蛋白：改变打分矩阵的作用

4.7展望

4.8常见问题

4.9网络资源

4.10讨论题

4.11问题

4.12自测题

4.13推荐读物

参考文献

第5章 高级比对搜索

5.1引言

5.2专门的Blast比对网站

5.2.1基于某些具体生物的比对网站

5.2.2特定分子的比对搜索站点

5.2.3专门的比对搜索服务器以及比对相关的算法

5.3运用比对相似的工具快速地搜索基因组DNA序列

5.4寻找远缘相关的蛋白质：位点特异性反复比对 (PSIBLAST)

5.4.1位点特异性反复比对的结果评估

5.4.2位点特异性反复比对的错误：破坏的问题

5.5模式识别BLAST (PHIBLAST)

5.6用BLAST来发现新基因

5.7展望

5.8常见问题

5.9网络资源

5.10问题讨论

5.11问题

5.12自测题

5.13推荐读物

参考文献

第2篇 RNA和蛋白质的基因组层次上的分析

第6章 基因表达的生物信息学方法

6.1引言

6.2mRNA：基因表达的研究对象

6.3cDNA文库的基因表达分析

6.3.1用cDNA文库解释表达数据的注意事项

6.3.2TIGR基因索引

6.4基因表达系列分析

6.5微阵列：基因表达的全基因组测量

6.5.1第一阶段：微阵列的实验设计

6.5.2第二阶段：RNA的制备与探针制备

6.5.3第三阶段：将标记后的样本和DNA微阵列杂交

6.5.4第四阶段：图像分析

6.5.5第五阶段：数据分析

6.5.6第六阶段：生物学证实

6.5.7第七阶段：微阵列数据库

6.5.8第八阶段：深入分析

6.6展望

6.7常见问题

6.8网络资源

6.9问题讨论

6.10习题

6.11自测题

6.12推荐读物

参考文献

第7章 基因表达：芯片数据分析

7.1引言

7.2芯片数据分析：预处理

7.2.1全局归一化

7.2.2散点分析

7.2.3数据全局归一化中的局部归一化

7.3芯片数据分析：推测统计学方法

7.4芯片数据分析：记述统计学方法

7.4.1芯片数据的层级聚类分析

7.4.2分离方法用于聚类：k均值聚类

7.4.3聚类策略：自组织图

7.4.4主成分分析算法：芯片数据的观察算法

7.4.5监督算法对芯片实验中基因或样本数据的分类

7.4.6芯片数据注释

7.5展望

7.6常见问题

7.7网络资源

7.8问题讨论

7.9问题

7.10自测题

7.11推荐读物

参考文献

第8章 蛋白质分析和蛋白质组学

8.1引言

8.2如何认识蛋白质：从四个视角看蛋白质

8.2.1视角1.结构域和模体：蛋白质的模块性质

8.2.2多结构域蛋白的复杂性

8.2.3蛋白质模式：模体或蛋白质的指纹特征

8.2.4视角2.蛋白质的物理性质

8.2.5视角3和视角4的介绍：Gene Ontology协会

8.2.6视角3.蛋白质定位

8.2.7视角4.蛋白质的功能

8.3蛋白质组学：对高通量蛋白质数据进行分析的生物信息学工具和方法

8.3.1二维凝胶电泳

8.3.2亲和层析和质谱

8.3.3酵母双杂交系统

8.3.4Rosetta Stone方法

8.4分析细胞通路的生物信息学方法

8.5展望

8.6常见问题

8.7网络资源

8.8问题讨论

8.9问题

8.10自测题

8.11推荐读物

参考文献

第9章 蛋白质结构

9.1蛋白质结构与结构基因组学概要

9.1.1蛋白质结构，同源和功能基因组学

9.1.2结构基因组学提出的问题：载脂蛋白家族

9.1.3蛋白质结构的基本原理：从一级结构到二级结构

9.1.4蛋白质三级结构：蛋白质折叠问题

9.1.5获得蛋白质结构的实验手段

9.1.6选择目标与获得蛋白质的三维构象

9.2PDB数据库

9.2.1在NCBI访问PDB记录

9.2.2蛋白折叠类型概况

9.3用于结构研究的计算生物学方法

9.3.1同源 (比较) 模建

9.3.2从头预测

9.4蛋白质结构预测和蛋白质折叠空间的界限

9.5蛋白质结构与疾病

9.6展望

9.7常见问题

9.8网络资源

9.9问题讨论

9.10问题

9.11自测题

9.12推荐读物

参考文献

第10 章多序列比对

10.1引言

10.1.1多序列比对的定义

10.1.2多序列比对的典型应用和实际策略

10.1.3Feng和Doolittle的渐进比对方法

10.1.4从多序列比对到隐马模型

10.2两种多序列比对的程序

10.2.1多序列比对的数据库

10.2.2由用户产生的多序列比对

10.2.3其他多序列比对软件

10.2.4多重比对算法的评估

10.3展望

10.4常见问题

10.5网络资源

10.6问题讨论

10.7问题

10.8自测题

10.9推荐读物

参考文献

第11章 分子水平的系统发生和进化

11.1分子水平的进化介绍

11.1.1历史背景

11.1.2分子时钟假说

11.1.3分子进化中的“不确定性理论”

11.1.4分子系统演化的目标

11.2分子系统发生：系统发生树相关专用名词

11.2.1树根

11.2.2枚举树

11.2.3物种树和基因/蛋白质树

11.3系统发生分析的4个步骤

11.3.1第一步：利用DNA、RNA或蛋白质序列来进行分子系统发生分析

11.3.2第二步：多重序列比对

11.3.3第三步：构建系统发生树的方法

11.3.4第四步：用随机测试和引导检测的方法评估进化树

11.4展望

11.5常见问题

11.6网络资源

11.7问题讨论

11.8问题

11.9自测题

11.10推荐读物

参考文献

第3篇 基因组分析

第12章 全基因组和系统发生树

12.1引言

12.2系统分类学简史

12.3地球上生命形式的生物发展史

12.4系统发生树的分子序列基础

12.5生物信息学在系统分类学中的角色

12.6基因组测序计划

12.7基因组测序计划的简要年表

12.7.1总览：1977年～现在

12.7.2第一个病毒基因组 (1977年)

12.7.3第一个真核细胞器基因组 (1981年)

12.7.4第一个叶绿体基因组 (1986年)

12.7.5第一个真核染色体 (1992年)

12.7.6独立生存的生物体的全基因组 (1995年)

12.7.7第一个真核基因组 (1996年)

12.7.8更多的细菌和古细菌 (1997年)

12.7.9第一个多细胞生物的基因组 (1998年)

12.7.10人类染色体 (1999年)

12.7.11蝇、植物和人类21号染色体 (2000年)

12.7.12人类基因组序列的草图 (2001年)

12.7.13基因组测序的不断完成 (2002年)

12.8基因组分析总览

12.8.1选择用于测序的基因组

12.8.2应当对物种的一个、几个还是多个个体测序

12.8.3基因组究竟有多大

12.8.4基因组测序中心

12.8.5基因组测序：策略

12.8.6基因组序列数据：从未完成到完成

12.8.7一个基因组什么时候测序完毕？

12.8.8基因组序列的数据仓库

12.8.9基因组注解：基因组DNA的特征

12.8.10给细菌基因组做注释

12.8.11真核基因的注释

12.8.12总结：基因组测序计划中存在的问题

12.9展望

12.10常见问题

12.11问题讨论

12.12问题

12.13自测题

参考文献

第13章 已完成测序的基因组：病毒基因组

13.1引言

13.2病毒的分类

13.3运用生物信息学方法研究病毒学问题

13.3.1多样性和病毒的进化

13.3.2从系统发生到基因表达：运用生物信息学方法研究疱疹病毒

13.3.3运用生物信息学方法研究人类免疫缺陷病毒

13.3.4运用生物信息学方法研究HIV1

13.3.5针对麻疹病毒的生物信息学分析

13.3.6其他生物信息学资源

13.4展望

13.5常见问题

13.6网络资源

13.7问题讨论

13.8问题

13.9自测题

13.10推荐读物

参考文献

第14章 已完成测序的基因组：细菌和古细菌基因组

14.1引言

14.2根据形态学标准的细菌分类

14.3基于基因组大小和排列的细菌和古细菌分类

14.4基于生活方式的细菌和古细菌分类

14.5基于与人类疾病相关的细菌分类

14.6基于核糖体RNA序列的细菌和古细菌分类

14.7基于其他分子序列的细菌和古细菌分类

14.8原核基因组分析

14.8.1核苷酸组成

14.8.2寻找基因

14.8.3水平基因转移

14.8.4注释和比较

14.9原核生物基因组的比较

14.9.1COG

14.9.2TaxPlot

14.9.3MUMmer

14.10展望

14.11常见问题

14.12网络资源

14.13问题讨论

14.14问题

14.15自测题

14.16推荐读物

参考文献

第15章 真核基因组：真菌基因组

15.1引言

15.2出芽酵母介绍

15.2.1啤酒酵母

15.2.2酵母基因组测序

15.2.3出芽酵母基因组的特征

15.2.4探索典型的酵母染色体

15.2.5新基因的产生：啤酒酵母基因组的复制

15.3功能基因组学计划

15.3.1用转座子进行基因印迹

15.3.2开发外源转座子

15.3.3根据分子条形码进行全基因组范围的删除

15.4真菌基因组分析

15.4.1烟曲霉

15.4.2白念珠菌

15.4.3典型的真菌：小孢子寄生虫

15.4.4脉孢菌

15.4.5第一个担子菌：白腐真菌

15.4.6裂殖酵母

15.5展望

15.6常见问题

15.7网络资源

15.8问题讨论

15.9问题

15.10自测题

15.11推荐读物

参考文献

第16章 真核基因组：从寄生生物到灵长类

16.1引言

16.2真核生物的普遍特性

16.2.1真核生物与原核生物的主要不同

16.2.2C值矛盾：为什么真核基因组大小差异如此之大

16.2.3许多真核基因组包含非编码和重复的DNA序列

16.2.4检测重复性DNA的软件：RepeatMasker和Censor

16.2.5基因的定义

16.2.6在真核基因组中寻找基因

16.2.7真核生物中的蛋白质编码基因：新的悖论

16.2.8转录因子数据库和其他基因组DNA数据库

16.2.9真核基因组以染色体的形式组织起来

16.2.10真核生物DNA比较：PipMaker和VISTA

16.3真核生物基因组个例

16.3.1引言

16.3.2位于树底层的原生生物

16.3.3单细胞病原体的基因组：锥体虫和利什曼虫

16.3.4疟疾致病体——疟原虫

16.3.5植物基因组

16.3.6后生生物的最底层：黏菌

16.3.7后生生物简介

16.3.8简单动物的分析：秀丽隐杆线虫

16.3.9第一个昆虫基因组：黑腹果蝇基因组

16.3.10第二个昆虫基因组：冈比亚疟蚊基因组

16.3.11通向脊椎动物之路：海鞘

16.3.12鱼的基因组：河豚

16.3.13分析哺乳动物基因组：小鼠基因组

16.3.14灵长类动物基因组

16.4展望

16.5常见问题

16.6网络资源

16.7问题讨论

16.8问题

16.9自测题

16.10推荐读物

参考文献

第17章 人类基因组

17.1引言

17.2人类基因组计划的主要结论

17.3通过三个门户网站可获得人类基因组数据

17.3.1NCBI

17.3.2Ensembl

17.3.3UCSC人类基因组浏览器

17.4人类基因组计划

17.4.1人类基因组计划的背景

17.4.2测序战略：用分级鸟枪法得到序列草图

17.4.3测序的一些特点

17.4.4人类基因组概貌

17.4.5人类基因组重复序列的含量

17.4.6人类基因组基因含量

17.5展望

17.6常见问题

17.7网络资源

17.8问题讨论

17.9问题

17.10自测题

17.11推荐读物

参考文献

第18章 人类疾病

18.1人类遗传疾病：DNA变异的结果

18.2人类疾病的生物信息学展望

18.3Garrod对疾病的观点

18.4疾病的种类

18.5疾病的分类

18.6单基因疾病

18.6.1OMIM：有关人类疾病的重要生物信息学资源

18.6.2其他重要的人类疾病数据库

18.6.3突变数据库

18.6.4单核苷酸多态性(SNPs)与疾病

18.7复杂疾病

18.8疾病中染色体异常性分析

18.9在模式生物中研究和寻找人类疾病基因

18.10人类疾病研究组织

18.11疾病基因的功能分类

18.12展望

18.13常见问题

18.14网络资源

18.15问题讨论

18.16问题

18.17自测题

18.18推荐读物

参考文献

后记

参考文献

附录GCG软件包：用于蛋白和DNA分析

术语表

自测题答案